王鐘原

瑪莎拉蒂Q(mào)uattroporte暖風(fēng)空調(diào)（HVAC）結(jié)構(gòu)原理與維修

王鐘原

1.系統(tǒng)概述

雙區(qū)標(biāo)準(zhǔn)自動空調(diào)系統(tǒng)，采用13個出風(fēng)口（其中4個位于后部）實現(xiàn)強(qiáng)大的送風(fēng)能力，提供了卓越的乘車舒適性，并能夠高度保持于選定的條件，如圖1所示。

圖1 空調(diào)控制面板

分別用于駕駛員和乘客的溫度調(diào)節(jié)功能既可以通過MTC（瑪莎拉蒂觸控系統(tǒng)），也可以通過顯示屏下方的物理控制面板控制。系統(tǒng)具有455m3/h的送風(fēng)能力，因而具有比上一代設(shè)備更好的性能，冷風(fēng)/暖風(fēng)可以更快輸送，并且很容易保持在設(shè)定條件。系統(tǒng)配備了電控可變排量外部控制式壓縮機(jī)；該方案確保能耗與空調(diào)控制系統(tǒng)的實際要求相匹配。系統(tǒng)由多個車內(nèi)傳感器控制；濕度傳感器檢測到乘客艙的濕度百分比，并在需要時增大除霜/除霧口的送風(fēng)流量。右側(cè)的日光傳感器根據(jù)日光和車外溫度調(diào)節(jié)送風(fēng)口輸送的空氣溫度。

（1）四區(qū)空調(diào)系統(tǒng)（選配）

四區(qū)自動空調(diào)系統(tǒng)大大提高了后排乘客的車載舒適性。中柱上的專用霧化器和兩個輔助口增加了車內(nèi)的氣流，并提高了系統(tǒng)加熱和制冷性能。通過后單元的控制面板可實現(xiàn)單獨(dú)溫度控制，還可用于改變氣流分配，駕駛員還可使用車輛前部的MTC改變溫度設(shè)置。本系統(tǒng)具有15個通風(fēng)口：1個除霧器位于風(fēng)擋玻璃上，4個出風(fēng)口位于儀表板上，2個位于前柱與上門框之間的接頭處，2個位于前排乘員的腳步位置，2個中央口位于后單元上，2個位于中柱上， 2個位于后排乘員的腳步位置。

圖2 制冷劑管路

2.制冷劑管路（如圖2所示）

由于不同市場的技術(shù)參數(shù)不同，我們使用了兩種不同的制冷劑。在對制冷系統(tǒng)進(jìn)行維修和修理操作時，務(wù)必檢查所使用的制冷劑類型是否正確。

全新Quattroporte的制冷劑管路由下列元件組成：

◆帶有電磁離合器的可變排量壓縮機(jī)

◆帶有集成干燥瓶/過濾器的冷凝器

◆蒸發(fā)器

◆熱膨脹閥（TXV）

◆帶集成熱交換器的管道系統(tǒng)

◆高低壓檢修閥

◆高壓側(cè)壓力傳感器

◆制冷劑R134a或R1234yf（根據(jù)不同車輛規(guī)格）

除此之外，如果車輛搭載了選裝型四區(qū)空調(diào)系統(tǒng)，則還需要在系統(tǒng)中添加部件：帶有相應(yīng)管道的后蒸發(fā)器

圖3 壓縮機(jī)

和電控TXV。

根據(jù)不同的目標(biāo)市場，全新Quattroporte有兩種不同的規(guī)格。歐洲銷售的車輛使用新型制冷劑R1234yf。該新式制冷劑的性能與傳統(tǒng)的R134a相同，其優(yōu)點是對環(huán)境影響很小。從2013年開始，歐洲車型審批要求使用該新式制冷劑。其他目標(biāo)市場車輛仍可使用R134a制冷劑。無論使用哪種制冷劑，除少量特定部件外，系統(tǒng)的運(yùn)行和性能都非常類似。事實上， 兩種管路系統(tǒng)之間的物理差異僅在于高低壓檢修閥形狀和尺寸的不同；這樣可避免誤用。熱膨脹閥的調(diào)節(jié)方式也不同。系統(tǒng)的主要元件如壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器都相同。全新Quattroporte使用的制冷系統(tǒng)與GranTurismo和上一代Quattroporte所使用的相同。新車增加了兩個新的特性：首先，使用壓力傳感器替換了多水平度壓力開關(guān)，傳感器可向發(fā)動機(jī)ECU（ECM）提供精確的系統(tǒng)壓力信息。根據(jù)系統(tǒng)壓力的變化，ECM啟動風(fēng)扇并關(guān)閉空調(diào)壓縮機(jī)，如圖3所示。另一個新特性是在管路內(nèi)安裝了一個小型熱交換器。該功能通過使部分高壓和低壓管道同軸得以實現(xiàn)，并使溫度在該段內(nèi)穩(wěn)定。在管路兩部分內(nèi)的制冷劑溫差降低可以改善系統(tǒng)的整體性能。

空調(diào)壓縮機(jī)采用由Delphi公司提供的由外部控制的變排量壓縮機(jī)。壓縮機(jī)由發(fā)動機(jī)前端的附件傳動皮帶驅(qū)動，通過電磁離合器開關(guān)。壓縮機(jī)的電磁離合器通過專用繼電器接收發(fā)動機(jī)ECU（ECM）發(fā)出的命令。

壓縮機(jī)還配置了集成式高壓泄壓閥。如果系統(tǒng)壓力在故障情況下變得過高并達(dá)到危險水平，泄壓閥會將制冷劑釋放到大氣中。該功能在部分國家屬于安全規(guī)定。前蒸發(fā)器和加熱器組件，如圖4所示。

圖4 前蒸發(fā)器和加熱器

表3 R1234yf與R134a制冷劑參數(shù)對比

圖5 高壓檢修閥和壓力傳感器位置

表1 R1234yf制冷管路技術(shù)參數(shù)

表2 R134a制冷回路技術(shù)參數(shù)

熱膨脹閥（TXV）安裝在蒸發(fā)器接頭上，用于調(diào)節(jié)管路內(nèi)的制冷劑流量。請注意：根據(jù)所使用制冷劑的不同，系統(tǒng)使用不同類型的TXV。如果車輛配備四區(qū)空調(diào)系統(tǒng)，由于后蒸

發(fā)器有自身專用TXV，因而朝向后蒸發(fā)器的管道在TXV正前方與主管路連接。根據(jù)所使用的制冷劑類型，檢修閥具有特定外形和尺寸。如圖5所示，可以看到在高壓檢修閥旁安裝的壓力傳感器（藍(lán)色），以及發(fā)揮熱交換器作用的同軸管道（右側(cè)部分）。

R1234yf制冷管路技術(shù)參數(shù)，如表1所示。

R134A制冷回路技術(shù)參數(shù)，如表2所示。

R1234yf與R134a制冷劑的特性參數(shù)對比，如表3所示。

R1234yf是一種提議用于代替汽車空調(diào)系統(tǒng)所使用的R134a的新型制冷劑。之所以使用該制冷劑代替R134a，是因為它對全球變暖的影響要比R134a低約330 倍。歐盟首先要求汽車制造商使用，但現(xiàn)在可以預(yù)計，到2017年全球汽車生產(chǎn)中將全面使用該制冷劑。使用兩種制冷劑的系統(tǒng)在運(yùn)行和制冷性能方面非常相似，但R1234yf的制冷特性稍好（因為沸點更低），但對最終用戶來說，其間的差別很小，幾乎無法察覺。制冷回路的維護(hù)程序，例如回收、真空抽取和添加等都很相似。但是這兩種制冷劑不兼容，需要使用不同的回收設(shè)備。不能轉(zhuǎn)變R134a系統(tǒng)來與R1234yf相匹配，雖然使用R1234yf的壓縮機(jī)可以用于R134a，但系統(tǒng)不能混用。在編寫本手冊時，只有銷往歐洲國家的車輛要求使用R1234yf制冷劑。但是不排除其他市場也引進(jìn)這種新的制冷劑。對系統(tǒng)進(jìn)行任何維修之前，應(yīng)始終檢查系統(tǒng)參數(shù)。

3.前空氣分配單元

前空氣分配單元包含加熱器組件和蒸發(fā)器，以及鼓風(fēng)電機(jī)單元、空氣混合和分配風(fēng)門及其步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行器，以及集成的混風(fēng)溫度傳感器，如圖6所示?？諝馔ㄟ^活性炭過濾器吸入車內(nèi)；更換過濾器時，拆下發(fā)動機(jī)艙中的塑料蓋板即可對其進(jìn)行操作。系統(tǒng)具有455m3/h的送風(fēng)能力，因而具有比上一代Quattroporte性能更好的系統(tǒng)。前空氣分配單元是雙區(qū)式，通過13個出風(fēng)口將空氣分配到車內(nèi)：9個用于除霧和前排乘客出風(fēng)口，4個用于后排乘客。如果車輛搭載了選裝型四區(qū)空調(diào)系統(tǒng)，前空氣分配單元只將空氣分配到前面的9個出風(fēng)口上。供后排乘客的另6個出風(fēng)口由后空氣分配單元供氣。

圖6 前空氣分配單元

圖7 前空氣分配單元位置

圖8 空氣分配和混合風(fēng)門及執(zhí)行器

圖9 出風(fēng)口

前空氣分配單元的加熱器組件與上一代Quattroporte系所使用的加熱器不同，屬于單基底類型。沒有使用控制冷卻液流量的TGK閥。在該情況下，雙區(qū)溫度控制系統(tǒng)由混風(fēng)門調(diào)節(jié)。如圖7和圖8所示顯示了前空氣分配單元內(nèi)部的部分元件，例如空氣分配和混合風(fēng)門及其相應(yīng)的執(zhí)行器，鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速器（右側(cè)灰色部分）。

13個出風(fēng)口和風(fēng)量為455m3/h 的鼓風(fēng)機(jī)確保了車內(nèi)空氣快速高效的分配，如圖9所示。

4.后空氣分配單元（僅四區(qū)空調(diào)系統(tǒng)）

如果車輛配置可選的四區(qū)空調(diào)系統(tǒng)，中央控制臺內(nèi)還會安裝一個后空氣分配單元，如圖10和圖11所示。這是一個完全獨(dú)立的單元，由下列元件組成：

◆加熱器組件

◆帶有TXV的蒸發(fā)器

◆帶有集成式調(diào)節(jié)器的無刷鼓風(fēng)電機(jī)

◆帶有電動執(zhí)行器的空氣分配風(fēng)門

◆多個溫度傳感器

◆裝配集成控制模塊的后暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制面板（HVACR）

后空調(diào)控制系統(tǒng)借助下列部件得到了進(jìn)一步完善：

◆輔助電動水泵

◆后暖風(fēng)管路電控截斷閥（Bitron）

◆用于后排乘客的專用空氣分配通道，含6個出風(fēng)口

后部空氣分配單元完全以四區(qū)系統(tǒng)的方式工作，具有獨(dú)立的左、右溫度控制器。單元內(nèi)安裝了4個出風(fēng)口NTC傳感器，可以將空氣分配到6個出風(fēng)口上：兩個位于中間，兩個位于后排乘客腳部，兩個位于B柱上。后空氣分配單元的工作方式與傳統(tǒng)（前）空氣分配單元相同。主要差別在于后空氣分配單元在工作時會吸入乘客艙內(nèi)的空氣并重新分配。后空氣分配單元沒有空氣外循環(huán)功能。無刷型鼓風(fēng)電機(jī)含有集成式調(diào)節(jié)器，可吸入前排座椅底部空氣。為了使冷卻液能夠充分循環(huán)流動到后空氣分配單元的加熱器組件上，還采用一個電動水泵。該水泵位于發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，發(fā)動機(jī)左側(cè)汽缸組后部，由開/關(guān)型控制器控制。

此外，管路中還安裝了電控截斷閥（Bitron）。該閥門在后空氣分配單元未運(yùn)行時可截斷通往后加熱器組件的冷卻液循環(huán)。同樣，流向后蒸發(fā)器的制冷劑也會由集成在后TXV中的電動閥門截斷。這樣，在后部沒有制冷請求時可防止后蒸發(fā)器結(jié)冰且引起不必要的浪費(fèi)。

對于選配型四區(qū)自動空調(diào)系統(tǒng)，B柱上安裝了兩個額外的后排乘客出風(fēng)口。如此便有15個出風(fēng)口；其中用于后排乘客的6個出風(fēng)口由獨(dú)立的后空氣分配單元控制，如圖12所示。

后暖風(fēng)空調(diào)單元的設(shè)計非常緊湊，整體集成在前中央扶手內(nèi)，如圖13所示。

如圖14所示顯示了后空氣分配單元內(nèi)的主要零部件：鼓風(fēng)電機(jī)、蒸發(fā)器、電控TXV、加熱器組件以及3個風(fēng)門執(zhí)行器。

后蒸發(fā)器TXV中集成的電控截斷閥在系統(tǒng)關(guān)閉時用于截斷后部管路，如圖15所示。

在左側(cè)汽缸組后部安裝的電動水泵可在后部空氣分配單元請求加熱時提供額外的冷卻液循環(huán)，如圖16所示。

一個電控截斷閥（Bitron）位于變速器通道內(nèi)。該閥門可以在沒有后部加熱要求時截斷冷卻管路后段，如圖17所示。

圖10 后空調(diào)系統(tǒng)管路

圖12 出風(fēng)口位置

圖13 后暖風(fēng)空調(diào)單元

圖14 后空氣分配單元部件

圖15 電控截斷閥位置

圖16 電動水泵位置

圖17 電控截斷閥位置

5.暖風(fēng)空調(diào)（HVAC）模塊

主HVAC模塊位于乘客側(cè)的儀表板后面，安裝在鼓風(fēng)電機(jī)殼體上，如圖18所示。該模塊與CAN-I總線連接，可以實現(xiàn)與車輛其他節(jié)點的信息交換，并能夠?qū)崿F(xiàn)診斷功能。

圖18 暖風(fēng)空調(diào)模塊及位置

HVAC模塊向鼓風(fēng)電機(jī)和各個風(fēng)門執(zhí)行器發(fā)送命令，并通過CAN向BCM發(fā)送打開壓縮機(jī)的激活請求信號。用戶可通過MTC觸屏（一體式中控臺）選擇不同的溫度和空氣分配設(shè)置或通過位于顯示單元下面并與ICS連接的獨(dú)立控制面板選擇。在這兩種情況下，HVAC模塊都會通過CAN接收來自ICS的命令。HVAC模塊還通過繼電器控制后車窗加熱器和風(fēng)擋玻璃噴嘴的加熱功能。前HVAC控制面板與ICS觸屏單元連接。該控制器為冗余控制，因為系統(tǒng)還接收來自觸屏本身的命令。面板中還含有危險報警開關(guān)和乘客側(cè)安全氣囊取消警告燈（如適用），如圖19所示。

（1）后暖風(fēng)空調(diào)模塊（HVACR）

后暖風(fēng)空調(diào)模塊（HVACR）獨(dú)立控制后部空氣分配單元。這個模塊集成在后部暖風(fēng)空調(diào)功能所使用的控制面板中。根據(jù)所選擇的配置，控制面板有兩個位置：在五座配置中，后暖風(fēng)空調(diào)控制面板安裝在前部中央扶手的后側(cè)。在四座（選配）配置中，該控制面板安裝在后部中央扶手上。與主暖風(fēng)空調(diào)模塊類似，HVACR模塊也和CAN-I總線連接，可以實現(xiàn)與車上其他節(jié)點的信息交換及診斷功能。

注：后暖風(fēng)空調(diào)功能也可以通過MTC 觸屏來進(jìn)行控制。后暖風(fēng)空調(diào)模塊（HVACR）集成在后暖風(fēng)空調(diào)控制面板中，如圖20所示。

6.傳感器

圖19 控制面板

圖20 后空調(diào)控制面板

圖21 溫度傳感器位置

系統(tǒng)采用以下傳感器：

◆內(nèi)部溫度傳感器

◆混合空氣溫度傳感器

◆外部溫度信息（外部溫度傳感器與BCM連接）

◆雙區(qū)光線傳感器

◆濕度傳感器

（1）濕度傳感器

濕度傳感器安裝在風(fēng)擋玻璃上靠近外側(cè)后視鏡支架的位置。傳感器根據(jù)下列2個參數(shù)計算風(fēng)擋玻璃的露點以及濕度：

◆由安裝在風(fēng)擋玻璃上的NTC溫度傳感器測量得到的風(fēng)擋玻璃表面溫度

◆通過半導(dǎo)體空氣濕度傳感器測量得到的乘客艙內(nèi)空氣相對濕度

通過LIN與BCM連接的HUM濕度傳感器。HVAC節(jié)點通過CAN-I總線接收來自BCM的關(guān)于風(fēng)擋玻璃濕度狀況信息。